氮磷鉀配比施肥對毛竹出筍及葉片生理特性的影響

李靜文，劉曉穎，李士坤，榮俊冬，鄭郁善，蘇小青*

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002；2.漳平市林業(yè)局，福建 龍巖 364400)

【研究意義】毛竹(Phyllostachysedulis)隸屬于禾本科竹亞科剛竹屬又稱為楠竹、茅竹、貓頭竹或孟字竹等，是我國栽培面積最大的經(jīng)濟竹種[1-2]。竹筍味道鮮美，富含營養(yǎng)成分，且脂肪含量較少，是我國南方餐桌上一種不可或缺的森林蔬菜[3]。據(jù)現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)研究報道發(fā)現(xiàn)，竹筍中富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、氨基酸、礦質(zhì)元素和維生素等營養(yǎng)元素，膽固醇和脂肪較低，具有較高的食用價值[4]。此外，竹筍還富含多酚、甾醇、類黃酮等活性功能物質(zhì)，藥用價值極高[5]。毛竹林經(jīng)營是南方山區(qū)農(nóng)戶的主要收入來源，對維持山區(qū)農(nóng)民生計具有重要的作用[6]?！厩叭搜芯窟M展】金愛武等[7]從經(jīng)營技術(shù)和經(jīng)營類型的角度出發(fā)對竹林經(jīng)營的經(jīng)濟效益進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)每公頃年均利潤以筍用毛竹林最高(1.13～2.63萬元)，筍竹兩用毛竹林次之(0.68～1.13萬元)，材用毛竹林最低(0.3～0.9萬元)。經(jīng)營毛竹筍用林對山區(qū)農(nóng)民脫貧致富、提高收入具有重要作用。且不同年齡毛竹的生理代謝能力、不同地區(qū)立地條件均存在差異，為提高單位面積筍產(chǎn)量，眾多竹農(nóng)和林業(yè)工作者都致力于如何優(yōu)化、調(diào)整毛竹筍用林的經(jīng)營方式和母竹年齡結(jié)構(gòu)，以此來獲得竹筍的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。多年不留母竹的經(jīng)營模式區(qū)別于按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ度竹比例和每年保持留一部分筍長成新竹來更新竹林的傳統(tǒng)模式，而是一次性保留年齡為1至3年生毛竹作為母竹，此后每年不再留筍養(yǎng)竹，竹農(nóng)在此種模式下的實際產(chǎn)量相對傳統(tǒng)模式高。但不留母竹模式與傳統(tǒng)經(jīng)營模式相比竹筍全挖會加重土壤養(yǎng)分的消耗。毛竹的快速生長造成了土壤養(yǎng)分大量消耗，依靠毛竹自身的生物循環(huán)通常無法滿足地力的恢復(fù)，同時，毛竹林地力衰退的問題會隨著經(jīng)營時長的增加而日顯嚴重[8]。施肥是緩解毛竹林地力衰退最重要的經(jīng)營措施。目前，關(guān)于毛竹筍用林施肥的研究報道較多，多集中于傳統(tǒng)經(jīng)營模式下栽培技術(shù)[9]，土壤理化性質(zhì)[10]，施肥方式比較[11]以及不同氮磷鉀施肥配比[12]等方面，但對于不留母竹經(jīng)營模式的合理氮磷鉀施肥配比業(yè)界內(nèi)研究仍為空白?！颈狙芯壳腥朦c】本研究以新模式設(shè)立后已連續(xù)4至8年沒有留養(yǎng)母竹的毛竹筍用林為研究對象，采用L9(34)正交設(shè)計進行N、P、K配比施肥，研究不同施肥處理對毛竹筍產(chǎn)量和外觀品質(zhì)及其葉片生理特性的影響，【擬解決的關(guān)鍵問題】以期為不留母竹模式下毛竹筍用林的合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省漳平市香寮村，地處25°36′N，117°17′E，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，溫?zé)釢駶?，雨水充足，干濕季?jié)分明，年平均氣溫20.3 ℃， 1月份平均氣溫11.0 ℃，7月份平均氣溫28.1 ℃， 極端低溫-7.3 ℃，極端高溫39.6 ℃，年降水量1486 mm，無霜期251～317 d，多年平均日照時數(shù)1853 h。地形以低山為主，丘陵次之，其海拔約為660 m。土壤以紅壤為主，土層深厚，腐殖質(zhì)層厚，有機質(zhì)含量豐富，土壤全氮含量0.365 g/kg、全磷含量0.15 g/kg、全鉀含量3.24 g/kg、水解氮含量91.67 mg/kg、速效磷含量5.48 mg/kg、速效鉀含量12.7 mg/kg、pH 4.45(以上土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)均為試驗前采土測量所得)。

表1 施肥量處理

1.2 試驗設(shè)計

2018年9月在試驗地選擇竹林密度為每公頃1650～1800株，新模式設(shè)立后已連續(xù)4至8年沒有留養(yǎng)母竹的毛竹筍用林，為了使氮、磷、鉀肥配施具有均衡分散和整齊可比性，本試驗采用3因素3水平的正交設(shè)計方案L9(34)，設(shè)置的3個因素為氮肥(尿素，含N 46 %) 、磷肥(過磷酸鈣，含P2O512 %) 、鉀肥(氯化鉀，含 KCl 50 %)，以不同的氮、磷、鉀施肥量為3個水平，試驗共設(shè)施肥處理9個，對照處理1個，各處理重復(fù)3次，共30個試驗樣地，樣地面積20 m × 20 m，樣地間設(shè)有10～20 m寬隔離帶。分別于2018年10月，2019年的2月各施肥1次，施肥量如(表1)。開溝施肥，樣地內(nèi)每隔2 m開1條等高線水平溝(寬20 cm，深20 cm)。

1.3 樣品采集

于2019年4月早上挖取各樣地內(nèi)3株出土20 cm左右基莖11 cm左右無明顯空洞、無畸形、無蟲害的竹筍，置于冰盒保溫箱中帶回實驗室，用于毛竹筍生理指標的測定。

于2019年4月在樣地內(nèi)選取3株胸徑和株高基本一致且無病蟲害的竹子進行采樣，選取成熟的功能葉，置于冰盒保溫箱中帶回實驗室，用于葉片生理指標的測定。

1.4 樣品指標測定方法

1.4.1 筍產(chǎn)量和外觀指標的測定 按照福建省漳平市毛竹筍的收購標準，于出筍期(2019年3月30日至2019年4月20日)早上挖取樣地內(nèi)出土20 cm左右無明顯空洞、無畸形、無蟲害的全部竹筍，去除表面泥土，用電子稱稱其重量并統(tǒng)計個數(shù)。用精度為0.01的手提電子秤逐個測量毛竹筍個體重量(g)；用精度為0.1長度為2 m的胸徑尺逐個測量毛竹筍的長度(cm)和基莖(cm)。

1.4.2 毛竹筍與葉子生理指標的測定 將挖取的新鮮毛竹筍剝?nèi)スS殼，去除筍蔸，保留可食用部分，用組培刀切成0.4 cm × 0.4 cm的小方塊，置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)105 ℃ 殺青15 min后，70 ℃烘干至恒重，用攪拌機進行粉碎過60目篩，置于裝有變色硅膠的干燥器中備用。將所有的葉子進行清洗處理，剪碎混勻，稱取0.2 g測定葉綠素，再稱取0.1 g進行機器冷凍研磨，保存在-80 ℃超低溫冰箱中備用，用于葉片可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉的測定。可溶性糖含量與淀粉含量的測定采取蒽酮比色法[13]；葉綠素含量的測定采用乙醇丙酮浸提[14]，可溶性蛋白含量的測定采取考馬斯亮藍法[14]。

1.5 統(tǒng)計分析

應(yīng)用SPSS 19.0軟件One-Way ANOVA和DPS數(shù)據(jù)處理軟件對毛竹筍品質(zhì)與葉片生理進行單因素與多因素方差分析，揭示不同施肥處理對毛竹出筍及葉片生理的影響以及N、P、K主效應(yīng)，并對差異顯著指標進行Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方施肥處理對筍外觀品質(zhì)的影響

不同配方施肥處理下筍產(chǎn)量、外觀品質(zhì)測定結(jié)果(表2)表明，處理6的筍產(chǎn)量、外觀形態(tài)最優(yōu)且顯著高于其他處理(P<0.05)，其次為處理4～6的筍產(chǎn)量、單個筍重、長度和筍基莖最優(yōu)，分別比對照增加了67.4 %、57.1 %、37.7 %、37.2 %。處理4～5在單個筍重、長度和筍基莖上無顯著差異(P<0.05)，但在筍產(chǎn)量上處理4顯著高于處理5。其他配方施肥處理下的筍產(chǎn)量、筍外觀品質(zhì)均顯著高于對照(P<0.05)。由此可見，施肥可顯著增加筍產(chǎn)量，提升筍外觀品質(zhì)。

不同配方施肥處理下筍生理指標測定結(jié)果(表2)顯示，處理6的筍生理指標顯著高于其他配方施肥處理(P<0.05)，其次為處理4～6的可食率、可溶性糖含量和淀粉含量最優(yōu)，分別比對照增加了30.8 %、71.3 %、72.4 %。處理4的可食率及筍生理指標顯著高于處理5(P<0.05)。其他不同配方施肥處理間均有差異但都顯著高于不施肥處理。綜上所述，施肥可顯著增加毛竹筍可食率及其生理指標含量。

由表3可知，N因素顯著影響筍產(chǎn)量、單個筍重、長度、筍基莖、可食率、淀粉和可溶性糖的含量(P<0.05)；P因素顯著影響筍產(chǎn)量、可食率、可溶性糖與淀粉的含量(P<0.05)；而K因素僅顯著影響了單個筍重、筍基莖與可溶性糖的含量(P<0.05)。對各因素不同水平的均值(K1、K2和K3)進行多重比較得到適合毛竹筍生長、可食率及糖分含量的最優(yōu)施肥組合為N2P3K1，即處理6，這與毛竹筍生長、可食率及糖分含量的實際最佳施肥處理一致。比較各因素的極差R值，影響毛竹筍產(chǎn)量、可溶性糖及淀粉含量的因素次序為N>P>K，而影響毛竹單個筍重、長度、筍基莖及可食率的因素次序為N>K>P。

表2 不同施肥處理下筍外觀品質(zhì)與糖分含量

表3 筍外觀品質(zhì)與糖分含量的極差分析

表4 不同施肥處理下葉片生理指標含量

2.2 不同施肥處理對葉片生理特性的影響

由表4可知，各配方施肥處理的葉片葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉較不施肥處理均有顯著增加，其中處理6的葉綠素含量最高(5.99 mg/g)，較不施肥處理提高了32.2 %。其次為處理5(5.67 mg/g)、處理4(5.64 mg/g)較不施肥處理分別提高了28.3 %、28.01 %。處理6的可溶性蛋白含量最高(1.87 mg/g)，比不施肥處理提高了33.69 %，其次為處理4(1.78 mg/g)，處理5(1.76 mg/g)。不施肥處理的葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉含量最少。綜上所述，施肥可顯著提高葉片生理指標含量。

由表5可知，N因素對毛竹葉片生理特性具有顯著影響(P<0.05)并且得到毛竹葉片生理特性隨N因素的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，因此施用少量N肥不能滿足毛竹葉片的需求而施用過量的N肥則會致使毛竹葉片生理的衰敗；毛竹葉片生理特性隨P因素的增加而增加，隨K因素的增加而減少。對各因素不同水平的均值(K1、K2和K3)進行多重比較，得到滿足毛竹葉片需求的最優(yōu)施肥處理為N2P3K1，即處理6，這與毛竹葉片生理需求的實際最佳施肥處理一致。比較各因素的極差R值得到影響葉片可溶性蛋白、可溶性糖以及淀粉含量的因素次序為N>P>K，而影響葉片葉綠素含量的因素次序為N>K>P。

表5 葉片生理指標的極差分析

3 討論與結(jié)論

植物營養(yǎng)不足容易引起林產(chǎn)品病害、產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降等，因此合理的施肥能夠保證植物的營養(yǎng)供給，提升林產(chǎn)品的品質(zhì)[15]。外觀品質(zhì)是影響竹筍直觀評價最主要的因素，主要指標包括單個筍重、筍基莖、筍長等[16]。本研究發(fā)現(xiàn)不同氮、磷、鉀配方施肥對毛竹筍外觀品質(zhì)具有顯著影響，顯著高于不施肥處理，其中處理6的筍外觀品質(zhì)最優(yōu)。食物中的可溶性糖主要是葡萄糖與果糖，影響著食物的甜度[17]。本研究表明配方施肥對竹筍中的可溶性糖與淀粉含量有顯著影響。氮素是植物的生命元素，其豐缺影響著植物的生長發(fā)育和豐產(chǎn)，是果實生長發(fā)育所必須的營養(yǎng)物質(zhì)，氮素在果實吸收轉(zhuǎn)化的過程中生成糖類，果實中的糖類含量隨氮素的增加而增加[18]。本研究中對毛竹出筍影響最大的為N因素，其次為P和K，N因素顯著影響筍產(chǎn)量、單個筍重、長度、筍基莖、可食率、淀粉以及可溶性糖的含量；K因素顯著影響單個筍重、筍基莖、與可溶性糖的含量；P因素顯著影響筍產(chǎn)量、可食率、可溶性糖與淀粉的含量。

葉綠素是植物進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的高低是反映植物生長狀態(tài)的重要指標[19]?？扇苄蕴恰⒌矸鄱际侵参镄玛惔x作用的主要產(chǎn)物[20]?？扇苄缘鞍缀康亩嗌俜从持~片活力的高低，具有減緩葉綠素降解的作用[21]。通常而言，不同植物對肥料的需求不同都有適宜自身生長的濃度范圍，過多或過少都會對植物生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用[22]，本研究中在氮肥施用量過多過少時則會導(dǎo)致葉片生理指標的降低。有研究表明植物生理生化等各項指標會隨著氮肥施用量的增加而先增加后減少[23]，這與本文中隨著氮肥施用水平的增加，毛竹葉片生理指標均出現(xiàn)先增加后降低的趨勢一致。本研究中表明葉片生理指標含量隨磷肥的增長而增長。鉀肥對毛竹葉片生理的影響是隨鉀肥施用量的增長呈遞減趨勢，鉀肥的增加會造成毛竹葉片新陳代謝作用的衰弱。這與蔡雅橋[24]等研究結(jié)果一致。因此，只有采取合理的施肥量才有利于增強毛竹葉片新陳代謝作用，提高毛竹葉片生理特性。氮素是植物生長必須的養(yǎng)分，植物生長過程需要大量的氮素，氮素是構(gòu)成葉綠素的必須成分也對植物的各種新陳代謝活動起著重要作用[25]。本研究表明對葉片葉綠素及新陳代謝產(chǎn)物影響最大的為氮元素。

綜上所述，氮磷鉀配比施肥對毛竹出筍及葉片生理特性具有顯著影響，其中處理6相比其他處理而言，具有筍產(chǎn)量高，筍更大，可食率高，葉片生理指標含量高的特點，其次為處理4～5。氮、磷、鉀對毛竹出筍及葉片生理特性影響最大的為氮因素，其次為磷，鉀。在不留母竹新的經(jīng)營模式下最佳施肥處理為N2P3K1，其氮、磷、鉀配比為8∶7∶1。